Wälzlagerschäden erkennen und beheben

Findling Wälzlager bietet die Schadensanalyse als unabhängiger Partner

Schadensanalyse an Wälzlagern: Mehrwert für Betriebssicherheit

Wälzlager sind genormte Standardkomponenten – und doch sind sie im verbauten Zustand funktionskritische Maschinenelemente. Wenn die Lagertechnik versagt, führt das zumeist zum Stillstand ganzer Produktionsanlagen. Damit es dazu gar nicht erst kommt, ist die Wahl von anwendungsspezifischen, hochverfügbaren Wälzlagern besonders wichtig. Wenn Kugellagerdefekte jedoch schon passiert sind, so gilt es, schnellstmöglich die Ursachen zu erforschen und dauerhaft zu beseitigen. Mit über 100 Jahren Erfahrung in tausenden von Anwendungen verfügt die Findling Wälzlager GmbH über die nötige Erfahrung und das Know-how, um die Geschädigten optimal zu unterstützen.

Ursachenforschung

Wälzlagerschäden können ganz unterschiedliche Gründe haben und werden nicht zwangsläufig durch ein fehlerhaftes Originalprodukt verursacht. Die meisten Unternehmen sind mit einer detaillierten Schadensanalyse allerdings überfordert – gut, dass die Experten von Findling Wälzlager hier weiterhelfen können: Die Schadensanalyse gehört zum Dienstleistungs-Portfolio. Findling Wälzlager fungiert dabei als unabhängiger Partner, der die Ursachen der Kugellagerdefekte erforscht und bei der Behebung der Probleme hilft. Die Verantwortlichkeit für Schadensanalysen liegt in der Abteilung Anwendungstechnik. Damit gewährleisten die Experten einen ganzheitlichen Ansatz bei der Ursachenforschung. Ein hauseigenes, modern ausgestattetes Qualitätslabor ermöglicht professionelle Messmöglichkeiten und hochgenaue Tests.

Mögliche Wälzlagerschäden

  • Abblätterungen: Wenn kleine Teile des Wälzlagerwerkstoffs aufgrund der Materialermüdung von der Oberfläche der Laufbahn oder des Wälzkörpers absplittern.
  • Aufrauung: Auf der Oberfläche entstehen matte/trübe Flecken, aus denen sich winzige Risse bilden.
  • Riefenbildung: Diese entstehen durch Gleitreibung, die durch falsche Schmierung oder erschwerte Betriebsbedingungen bedingt sind. Diese erscheinen als kleine Fressspuren an der Oberfläche.
  • Anschmierungen: Diese zeichnen sich durch zahlreiche Fressspuren an der Oberfläche aus und entstehen meist durch Gleiten oder einen gerissenen Schmierfilm.
  • Brüche: Übermäßige Belastungen oder starke Stöße können zu Brüchen führen.
  • Risse: Das Fortschreiten feiner Risse kann zur Bildung von Rissen führen. Als Ursache kommen übermäßige Belastungen genauso in Frage wie eine sehr straffe Passung, lokale Überhitzung und fortschreitende Abblätterungen.
  • Käfigschäden: Typische Käfigschäden sind Verformung und Bruch des Käfigs sowie Verschleiß der Käfigtaschen.
  • Eindrücke: Wenn Fremdkörper im Bereich der Kontaktstellen kommen, entstehen Eindrücke. Ebenfalls entstehen Eindrücke durch Stöße und statische Belastungen, jedoch im Wälzkörperabstand.
  • Pitting: Pittings sind Grübchen, die die Oberfläche matt und rau erscheinen lassen.
  • Verschleiß: Gesamtheit der Oberflächenschäden an den Laufbahnen, Wälzkörpern, Borden, Rollenstirnflächen und den Käfigtaschen, die meist durch Gleitreibung verursacht werden.
  • Passungsrost: Verschleißerscheinungen, die durch Mikrobewegungen zwischen Ringen des Wälzlagers und der Passfläche an der Welle oder am Gehäuse ausgelöst werden.
  • Stillstandsmarkierungen: Diese zeichnen sich durch muldenartige Flecken aus und entstehen durch Schwingungen im Wälzkontakt, meist in Wälzkörperabstand.
  • Kriechen der Lagerringe: Dies kann nur an Ringen eines Wälzlagers vorkommen. Hierbei kommt es zwischen den Passflächen zu einem relativen Schlupf und es entsteht ein Spiel zwischen den Oberflächen. Kriechen hat glänzende Oberflächen zur Folge.
  • Blockieren: Durch eine schlagartige Überhitzung dehnen sich die Ringe und Wälzkörper aus, drücken gegeneinander und dadurch blockieren sie das Wälzlager.
  • Elektrokorrosion: Wenn elektrischer Strom durch ein Wälzlager fließt, kommt es zu Lichtbögen und Verbrennungen. Riffelungen bilden sich durch örtliche Aufschmelzungen.
  • Rost und Korrosion: Beide verursachen auf den Oberflächen der Lagerringe und Wälzkörpern rot- oder schwarzgefärbte Grübchen.
  • Verfärbung: Die Verfärbungen in den Wälzlagern entstehen durch hohe Temperaturen und Reaktion mit dem Schmiermittel.

Schadensanalyse – wie geht das überhaupt?

Eine Schadensdiagnose im Bereich der Wälzlager bedeutet im Wesentlichen, anhand der Schadensmerkmale der betroffenen Produkte Ursachenforschung zu betreiben. Die Findling Wälzlager GmbH hat hierfür konkrete Prozesse definiert, die anhand von Checklisten Schritt für Schritt abgearbeitet werden. Am Anfang steht dabei immer die visuelle Beurteilung des Kugellagerdefekts und die genaue, unter anderem fotografische Dokumentation der Konstruktion, im Wesentlichen der Anschlussteile, bis hin zum theoretischen, konstruktiven Aufbau. Daraus lassen sich über eine FMEA (Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse) erste Indizien ermitteln. Im Folgenden entnehmen die Experten falls nötig eine Fettprobe und demontieren die betroffenen Wälzlager vorsichtig. Für jedes einzelne beschädigte Wälzlager werden anschließend anhand einer weiteren Checkliste die Schadensmerkmale dokumentiert – dazu gehören zum Beispiel Abblätterungen, Riefenbildungen, Brüche, Risse, Käfigschäden oder Passungsrost.

Konstruktive und tribologische Schadensdiagnose

Die Beurteilung der so dokumentierten Merkmale erfolgt im Anschluss. Findling Wälzlager unterscheidet dabei zwei Leistungsbereiche: Die konstruktive Schadensanalyse untersucht, ob die Lagerstelle des Wälzlagers falsch konstruiert worden ist. Sie wird oftmals unterstützt durch numerische Berechnungen mittels einer speziellen Software – dabei können die Experten die Lagerstelle genau abbilden, die Lebensdauer berechnen und konstruktive Änderungen simulieren. Die tribologische Beurteilung hingegen beschäftigt sich mit Wälzlagerschäden, die auf erhöhte Reibung, Verschleiß und mangelhafte Schmiermittel zurückzuführen sind. Ungeeignete, alte oder spärlich eingesetzte Schmierstoffe verursachen am häufigsten Schäden. Seltener liegt es an festen Verunreinigungen oder einer falschen Lagerwahl. Weitere Schadensursachen entstehen durch flüssige Verunreinigungen, Montagefehler oder Folgeschäden.

Anwendungsbeispiel Schadensanalyse

Wie wichtig dabei Profiwissen aus der Anwendungstechnik ist, zeigt sich an einem Praxisbeispiel aus dem Jahr 2015: Ein auf Antriebstechnik spezialisiertes Unternehmen hatte Rillenkugellager eines Markenherstellers bezogen. Beim Dauertest der Vorserie beim Endkunden ereignete sich dann in zwei Fällen bereits nach ca. 5.000 Betriebsstunden ein Wälzlagerschaden. Das Unternehmen beauftragte Findling Wälzlager mit einem Schadensgutachten inklusive Verbesserungsvorschlägen. Das Ergebnis der Untersuchung und detaillierter Fettanalyse: Im vorliegenden Fall wurde die Passung falsch gewählt; zudem lag eine konstruktionsbedingte Kontamination des Schmierfetts vor. Mit der Beseitigung dieser Mängel könnten die Test erfolgreich abgeschlossen werden.

Anwendungsbeispiel Schadensanalyse und Produktentwicklung

Käfigbruch – so lautete die Diagnose der Schadensanalyse, die Findling Wälzlager im Auftrag eines renommierten Hersteller von Robotern durchführte. Der Hintergrund: In den Robotern waren trotz extrem hoher Beschleunigen Rillenkugellager mit Standard-Käfigen aus Stahlblech verbaut worden, die aus zwei miteinander vernieteten Hälften bestehen. Diese sind für die meisten Anwendungen völlig ausreichend. Je extremer jedoch die Einsatzbedingungen werden, desto stärker müssen die einzelnen Komponenten eines Wälzlagers an diese Betriebsumgebung angepasst werden. In diesem Fall wurden Käfig und Nieten robuster und massiver ausgelegt, was die Probleme im Einsatz nachhaltig beseitigte.

Findling Wälzlager: Klaus Findling

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